Электрическое освещение

А. В. Дробов

Электрическое 

освещение

Допущено Министерством образования республики Беларусь 

в качестве учебного пособия для учащихся учреждений образования, 
реализующих образовательные программы среднего специального 

образования по специальностям 

«Монтаж и эксплуатация электрооборудования», 

«Электроснабжение»

Минск
РИПО
2017

УДК 628.9(075.32)
ББК 31.294я723

Д75

А в т о р:

преподаватель УО «Гомельский государственный 

профессионально-технический колледж электротехники» 

А. В. Дробов.

Р е ц е н з е н т ы:

цикловая комиссия специальных дисциплин специальности 

«Монтаж и эксплуатация электрооборудования» филиала Белорусского 
национального технического университета «Минский государственный 

политехнический колледж» (Т. В. Писарук); 

заведующий кафедрой «Электроснабжение» Белорусского национального 

технического университета, кандидат технических наук, доцент В. Б. Козловская.

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее 

части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства образо
вания Республики Беларусь.

Дробов, А. В.

Д75
Электрическое освещение : учеб. пособие / А. В. Дробов. – Минск : 

РИПО, 2017. – 219 с. : ил.

ISBN 978-985-503-726-3.

В учебном пособии рассмотрены основные теоретические вопросы и положения 

светотехники и освещения. Приведены особенности конструкции, функционирования и применения электрических источников света, пускорегулирующей аппаратуры, световых приборов. 

Изложены основы нормирования и проектирования осветительных установок, 

выбора источников света, светильников и способов их размещения, рассмотрены 
методы расчета электрического освещения. Иллюстрации, примеры и контрольные 
вопросы помогут обучающимся в изучении материала пособия.

Предназначено для учащихся учреждений среднего специального образования по 

специальностям «Монтаж и эксплуатация электрооборудования», «Электроснабжение», а также для преподавателей и практических работников.

УДК 628.9(075.32)
ББК 31.294я723

ISBN 978-985-503-726-3 
    © Дробов А. В., 2017

 © Оформление. Республиканский институт

профессионального образования, 2017

введение

Энергосбережение в осветительных установках является ак
туальной задачей государственного уровня, поскольку на освещение в Республике Беларусь затрачивается около 10–13 % всей 
вырабатываемой электроэнергии. Наибольший потенциал экономии электроэнергии сосредоточен в расширении производства и 
области применения энергоэффективных источников света (до 
14 % экономии современного потребления). Роста энергоэффективности освещения добиваются также увеличением световой 
отдачи источников света, повышением коэффициента полезного 
действия (КПД) световых приборов, применением систем общего 
локализованного освещения и регулирования в зависимости от 
уровня естественной освещенности (примерно по 6 % экономии 
современного потребления).

Весьма важно также правильно организовать эксплуатацию 

осветительных установок, что необходимо учитывать при их проектировании.

От устройств искусственного освещения зависят безопас
ность работы, состояние и сохранность зрения человека, производительность труда, эстетическое восприятие интерьера помещений и архитектурный облик зданий.

Задачей оптимального проектирования и рациональной экс
плуатации осветительных установок является обеспечение с наименьшими затратами требуемой освещенности и необходимого 
качества освещения помещений в целях создания нормальных 
условий для жизнедеятельности людей.

Недопустимо экономить электроэнергию за счет ухудшения 

освещенности и качества освещения, так как это может повлечь 
за собой нежелательные последствия: снижение производительности труда, увеличение зрительной нагрузки работников, повышение травматизма и т. д.

Введение

Приступая к проектированию электрического освещения, 

необходимо иметь перечень объектов, для которых ведется проектирование, с указанием их основного назначения, площади 
и высоты помещений, этажности зданий. Для проектирования 
внутреннего освещения необходимы архитектурно-строительные 
планы и разрезы зданий с указанием назначения отдельных помещений, чертежи металлических конструкций, технологические 
планы и разрезы, чертежи санитарно-технических коммуникаций, сведения о характере среды в помещениях, об особенностях технологического процесса и другие данные, влияющие на 
устройство освещения. 

Глава 1. СветотехничеСкие величины, 

иСточники Света и Светильники

1.1. Светотехнические величины и понятия

Согласно современным научным представлениям свет – это 

один из видов электромагнитного излучения.

Светотехника – это область науки и техники, предметом кото
рой является исследование принципов и разработка способов генерирования, пространственного распределения, измерения оптического излучения, преобразования его в другие виды энергии.

Излучение – это испускание или распространение электро
маг нитных волн (фотонов). Излучение, характеризующееся одним 
зна чением частоты или длины волны, называется монохроматиче ским. В более широком смысле монохроматическое излучение – это излучение в очень узкой области частот или длин волн, 
которое может быть охарактеризовано одним значением частоты 
или длины волны.

Электромагнитное излучение разделяется на основные диа
пазоны, представленные на рисунке 1.1.

Любое излучение может изменяться под влиянием характери
стик среды, через которую оно проходит, и объекта, на который 
оно попа дает. Свойства объектов изменять параметры излучения 
связаны с понятиями отражения, пропускания, поглощения, рассеяния и пре ломления.

Отражением называется возвращение излучения объектом 

без изме нения частот составляющих его монохроматических излучений.

В зависимости от свойств поверхности освещаемых объек
тов рас пределение в пространстве поглощенного, отраженного и 
прошед шего потоков может быть различным (рис. 1.2).

Глава 1. Светотехнические величины, источники света и светильники

Ультрафиолетовое излучение

Видимое излучение (свет)

Инфракрасное излучение

Биологическое действие

Полезное действие на организм 
человека, животных и птиц

Загарный 
максимум
Бактерицидный 
максимум

максимум

Антирахитный

Витальный 
максимум

Максимальная 
чувствительность 
дневного зрения 
человеческого глаза

ИК-А

ИК-В

ИК-С

УФ-А
УФ-В
УФ-С

От 10–2 до 1 нм – рентгеновское  
излучение
Менее 10–2 нм – гамма-лучи

100

100

1

280
315

220
260

340

250
280

290

380

460
520
555
600
780

780

780

1400

1400

3000

3000

106

106

λ, нм

200

220

250

260

280

290

315

340

380

400

Рис. 1.1. Распределение спектра оптического излучения по длине 

волны, предложенное Международной комиссией по освещению (МКО) 
(λ более 106 нм – радиоволны СВЧ, УКВ, КВ, СВ, ДВ; 1 нм = 10–9 м)

Если отражающая поверхность гладкая и размеры неровно
стей значительно меньше длины волны падающего излучения, то 
наблю дается направленное (зеркальное) отражение, для которого 
имеет место равенство углов падения и отражения лучей (падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к 
поверхности).

1.1. Светотехнические величины и понятия

а
б
в

α
α

α

α

Рис. 1.2. Распределение в пространстве отраженного 
и прошедшего потоков излучения: а – зеркальное; 

б – направленно-рассеянное; в – диффузное

У материалов, имеющих неоднородности, соизмеримые с 

длиной волны падающего излучения, яркость отраженного пучка 
лучей явля ется постоянной по всем направлениям пространства. 
Такое отраже ние называется равномерным, или диффузным.

При направленно-рассеянном отражении ось отраженного 

излуче ния направлена в соответствии с законом зеркального отражения, но телесный угол, в пределах которого отражается поток, больше теле сного угла, в пределах которого излучение падает на поверхность.

Пропускание – это прохождение излучения сквозь среду без из
менения частот составляющих его монохроматических излучений.

Поглощение – это превращение энергии излучения в другую 

форму энергии в результате взаимодействия с веществом.

Изменение пространственного распределения пучка лучей, 

откло няемых во множестве направлений поверхностью или средой без изменения частот составляющих его монохроматических 
излучений, называется рассеянием.

Преломлением является изменение направления излучения 

вслед ствие изменения скорости его распространения в оптически 
неодно родной среде или при переходе из одной среды в другую.

Мощность электромагнитного излучения количественно 

характеризуется лучистым потоком, т. е. количеством энергии, 

Глава 1. Светотехнические величины, источники света и светильники

излучаемой в единицу времени. В светотехнике используют понятие светового потока (Ф), под которым понимают ту часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как 
видимый свет. За единицу измерения светового потока принят 
люмен (лм).

Физическое представление о величине люмена могут дать следующие 

примеры: на 1 см2 поверхности земли в летний день при сплошной облачности падает около 1 лм, а без облаков – около 10 лм, световой поток обычной 
лампы накаливания мощностью 60 Вт при напряжении 230 В составляет 
около 710 лм, а электрической лампы карманного фонаря – 6 лм.

Однако источник света может излучать световой поток в раз
ных направлениях и с различной интенсивностью. Например, 
открытая лампа без светотехнической арматуры излучает свет 
по всем направлениям, а та же лампа, помещенная в прожектор, концентрирует его в определенном пучке. В обоих случаях 
световой поток одинаковый, но плотность его разная. Поэтому 
световой поток не является исчерпывающей характеристикой источника света. В связи с этим введено понятие силы света (I). 

Пространственная плотность светового потока называется 

силой света.

При равномерном распределении светового потока в преде
лах телесного угла, имеющего конечные размеры, сила света в 
направлении оси угла

Ф .
I = ω
(1.1)

Единица силы света – кандела (кд).
Телесным углом (ω) называется часть пространства, заключен
ная внутри конической поверхности (рис. 1.3).

Телесный угол определяется как отношение площади F части 

поверхности сферы, на которую он опирается, к квадрату радиуса r этой сферы:

2
=
.
F
r

(1.2)

Единицей измерения телесного угла является стерадиан (ср). 

Один стерадиан представляет собой телесный угол, вырезающий 
на поверхности сферы участок, площадь которого эквивалентна 
площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

1.1. Светотехнические величины и понятия

F

r

0

0′

ω

φ

Рис. 1.3. Телесный угол: F – площадь части 

поверхности сферы; r – радиус сферы

Следовательно, кандела может быть выражена как сила све
та точечного источника, испускающего световой поток в 1 лм, 
равномерно распределенный внутри телесного угла в 1 ср. 

Таким образом, можно представить Ф = Iω.
Соответственно, люмен – это световой поток, испускаемый 

точечным источником света силой в 1 кд внутри телесного угла, 
равного 1 ср.

Во многих случаях расчета освещенность точки той или иной 

поверхности определяется по силе света источника, значение которой можно рассчитать по формуле

2
cos
Ф
,
I
E
F
l





(1.3)

где Ф – световой поток, падающий на освещаемую поверхность, 
лм; F – площадь освещаемой поверхности, м2; I – сила света под 
углом α к нормали N к освещаемой поверхности, кд; α α– угол 
между направлением силы света и нормалью к освещаемой поверхности, проведенной через ось симметрии источника света 
(рис. 1.4); αβ – угол между направлением силы света и нормалью к 
освещаемой поверхности в точке А; l – расстояние от источника 
света до освещаемой точки на поверхности, м.

Глава 1. Светотехнические величины, источники света и светильники

N

A
F

l

I

α

β

Источник света

Рис. 1.4. Освещенность элемента поверхности

Освещенность представляет собой поверхностную плотность 

падающего светового потока. Как следует из формулы (1.3), для 
точечного источника света она прямо пропорциональна силе света и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света.

Освещенность поверхности не зависит от ее оптических 

свойств (поглощение, отражение, рассеяние света) и от направления, в котором она рассматривается.

Единицей освещенности является люкс (лк). Один люкс – 

это освещенность, создаваемая равномерно распределенным световым потоком в 1 лм на освещаемой поверхности площадью 1 м2, 
т. е. 1 лк = 1 лм/м2.

Зрительное восприятие света глазом определяется яркостью 

(L). Для равномерно освещаемой поверхности яркость в любом 
направлении рассчитывается по формуле

=
.
cos
I
L
F



(1.4)

Яркость – отношение силы света в данном направлении к 

площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Яркость является одним 
из важнейших понятий светотехники. Единицей яркости служит 
кандела на квадратный метр (кд/м2). 

Цветопередача – это характеристика оптического излуче
ния, при котором освещаемый объект воспринимается зрительно. Цветность излучения источника света определяется цветовой